本发明属于自动控制，具体涉及基于电机的机器人头部控制方法、装置及存储介质。
背景技术：
1、随着自动化及网络技术的发展，机器人的应用领域越来越广泛，例如通过在机器人的头部安装摄像头，然后远程控制机器人的头部旋转来获取机器人头部所拍摄的画面，这样就可以足不出户就可以完成一些危险的监测任务。
2、如中国专利文件cn109799760a公开了一种电力行业的驱鸟机器人控制系统及控制方法，该方法包括通过机器人内的摄像头实时拍摄并获取拍摄图像传递给服务器；服务器中的存储器实时存在这些拍摄图像；中央处理器按照预设的背景抑制算法识别这些拍摄图像中的动态目标和运动轨迹；中央处理器通过运动轨迹，判断动态目标是否是鸟类；当中央处理器判断该动态目标为鸟类时，中央处理器根据运动轨迹计算出偏转角度；中央处理器按照偏转角度控制摄像头和驱鸟器同步偏转，使摄像头和驱鸟器能够跟随着鸟的运动轨迹同步运动。又例如中国专利文件cn106843002a公开了一种基于智能机器人头部的控制系统，该系统包括控制模块和视觉处理模块，其中，视觉处理模块用于对摄像头采集的视频信息进行人体姿态识别和人脸识别，并向控制模块发送相应识别数据，控制模块基于识别数据输出控制指令激活与控制智能机器人头部的电机转速和传感器，控制机器人头部运动，实现机器人头部的视觉和语音互动。
3、然后，上述两种方法均是使用图像识别的方式自动对机器人头部进行控制，在实际使用场景中，还会存在通过人工手动控制机器人头部进行旋转的情况，当前，通过人工手动控制机器人头部旋转还存在控制速度和角度控制不精准的情况。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明提供了基于电机的机器人头部控制方法、装置及存储介质，以解决现有技术中手动控制机器人头部会出现速度和角度控制不精准的问题。
2、为了达到上述的发明目的，本发明提出一种基于电机的机器人头部控制方法，包括：
3、在机器人头部的第一侧和第二侧分别设置第一电机和第二电机，所述第一电机以直驱的方式控制机器人头部在水平方向旋转，所述第二电机以直驱的方式控制机器人头部在竖直方向旋转；
4、在所述第一电机的内部设置第一编码器和第一运动控制器，在所述第二电机的内部设置第二编码器和第二运动控制器，所述第一编码器和所述第二编码器设置第一单元数和第二单元数，所述第一单元数和所述第二单元数均为2的倍数；
5、所述第一编码器基于所述第一单元数将所述第一电机的旋转角度拆分为第一控制精度，所述第二编码器基于所述第二单元数将所述第一电机的旋转角度拆分为第二控制精度；
6、在接收第一目标角度和第二目标角度后，所述第一编码器基于所述第一控制精度和所述第一目标角度计算第一脉冲数值，所述第二编码器基于所述第二控制精度和所述第二目标角度计算第二脉冲数值；
7、所述第一运动控制器基于所述第一脉冲数值驱动所述第一电机转动所述第一目标角度，所述第二运动控制器基于所述第二脉冲数值驱动所述第一电机转动所述第二目标角度；
8、在所述第一电机和所述第二电机转动过程中，所述第一编码器和所述第二编码器记录所述第一运动控制器和所述第二运动控制器的脉冲数值，以记录所述第一电机和所述第二电机的转动角度。
9、进一步地，所述第一电机和所述第二电机的转速大于等于120r/min。
10、进一步地，在机器人头部实际旋转过程中，基于以下步骤获取所述第一电机的实际转速：
11、获取所述第一电机的第一信号和第二信号，将所述第一信号传输至第一分析模块，将所述第一信号和所述第二信号输入至第二分析模块；
12、设定界限速度，获取所述第一电机转动的目标速度，若所述目标速度小于所述界限速度，则所述第一分析模块分析所述第一信号获取第一电机的第一转速，将所述第一转速作为电机当前的第一实际转速；
13、若所述目标速度大于等于所述界限速度，则为每种所述目标速度设定对应的第一电机加速度，基于所述加速度、目标角度和目标角度生成所述第一电机的理想运行过程，所述理想运行过程包括加速过程、匀速过程和减速过程，将所述理想运行过程拆分为多个过程速度，将所述加速过程中最接近所述界限速度的所述过程速度定义为第一临界速度，所述减速过程中最接近所述界限速度的所述过程速度定义为第二临界速度，所述第一临界速度和所述第二临界速度对应的时间点分别定义为第一时间点和第二时间点，在所述第一时间点和所述第二时间点之间定位第三时间点和第四时间点；
14、在所述第二时间点之后，以及所述第三时间点之前，通过所述第一分析模块获取所述第一电机的所述第一转速，将所述第一转速作为电机当前的第二实际转速，在所述第三时间点和所述第二时间点之间，所述第二分析模块分析所述第一信号或所述第二信号获取第一电机的第二转速，将所述第二转速作为电机当前的第三实际转速。
15、进一步地，驱动所述第一电机旋转的控制指令包括连续指令，所述连续指令包括目标角度和目标速度，定义首次接收到的所述连续指令为首次指令，按照所述首次指令中的目标角度和所述目标速度转动机器人头部，若在预设时间内再次接收到所述连续指令，则基于所述连续指令继续转动机器人头部，直至在所述预设时间内未接收到所述连续指令；
16、定义最后一次接收的所述连续指令为末次指令，将所述首次指令、所述末次指令，以及两者之间的所有所述连续指令和所述首次指令发出时的网络延迟记录作为历史数据存储；
17、当再次发送所述连续指令后，结合所述连续指令和所述历史数据生成回转指令并发送；
18、机器人头部在基于所述连续指令完成转动第一角度后，再基于所述回转指令回转第二角度，所述第二角度小于所述第一角度。
19、进一步地，基于所述历史数据生成所述回转指令包括以下步骤：
20、将每条所述历史数据中包括的所有目标角度合并为正向转动角度和负向转动角度，所述正向转动角度大于所述负向转动角度，定义合并后的所述历史数据为预处理数据，基于所述网络延迟和所述正向转动角度对所述预处理数据进行分类，获得多个分类结果；
21、在机器人头部连续接收多条包括相同方向目标角度的所述连续指令，且在检测时间内没有接收到所述连续指令后，将所述连续指令中包括的目标角度合并为总角度，并获取发出所述连续指令时的所述网络延时，基于所述总角度和所述网络延时匹配对应的所述分类结果，从所述分类结果中抽取一条所述历史数据作为代表数据，基于所述代表数据中的所述负向转动角度生成所述回转指令。
22、进一步地，用于控制电机的指令模块内设置有图形界面，所述图形界面包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域显示机器人头部在竖直平面的朝向，所述第二区域显示机器人头部在水平平面的朝向，所述第三区域用于实时显示机器人头部拍摄的实景图像；
23、所述第一区域和所述第二区域的一侧分别设置有第一按钮和第二按钮，在用户拖动所述第一按钮或第二按钮并静止后，所述指令模块根据本次所述第一按钮的移动行程生成第三角度，根据本次所述第二按钮的移动行程生成第四角度，将所述第三角度和所述第四角度作为单次指令发送。
24、进一步地，所述第一区域和所述第二区域的一侧分别设置有第一组合键和第二组合键，按压一次所述第一组合键或所述第二组合键，生成第五角度或第六角度，在用户持续按压所述第一组合键或所述第二组合键时，基于预设间隔生成所述第五角度或所述第六角度，基于所述第五角度和所述第六角度作为连续指令发送。进一步地，使用k-means算法对所述预处理数据进行分类。
25、进一步地，使用k-means算法对所述预处理数据进行分类。
26、本发明还提供了一种基于电机的机器人头部控制装置，该装置用于实现上述所述的一种基于电机的机器人头部控制方法，该装置包括：
27、第一电机，设置于机器人的头部，所述第一电机以直驱的方式控制机器人头部在水平方向旋转；
28、第二电机，设置于机器人的头部，所述第二电机以直驱的方式控制机器人头部在竖直方向旋转；
29、第一运动编码器，设置于所述第一电机中，所述第一运动编码器设置有第一单元数，所述第一单元数为2的倍数，所述第一运动编码器基于所述第一单元数将所述第一电机的旋转角度拆分为第一控制精度，在接收第一目标角度后，所述第一运动编码器基于所述第一控制精度和所述第一目标角度计算第一脉冲数值，在所述第一电机转动过程中，所述第一运动编码器记录第一运动控制器的脉冲数值，以记录所述第一电机的转动角度；
30、第二运动编码器，设置于所述第二电机中，所述第二运动编码器设置有第二单元数，所述第二单元数为2的倍数，所述第二运动编码器基于所述第二单元数将所述第二电机的旋转角度拆分为第二控制精度，在接收第二目标角度后，所述第二运动编码器基于所述第二控制精度和所述第二目标角度计算第二脉冲数值，在所述第二电机转动过程中，所述第二运动编码器记录第二运动控制器的脉冲数值，以记录所述第二电机的转动角度；
31、第一运动控制器，设置于所述第一电机中，所述第一运动控制器基于所述第一脉冲数值驱动所述第一电机转动所述第一目标角度；
32、第二运动控制器，设置于所述第二电机中，所述第二运动控制器基于所述第二电脉冲数值驱动所述第二电机转动所述第二目标角度。
33、本发明还公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有程序指令，其中，在所述程序指令运行时控制所述计算机存储介质所在设备执行上述所述的方法。
34、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：
35、本发明通过在机器人头部的两侧分别设置第一电机和第二电机，从而实现在水平方向和竖直方向控制头部的转动，在电机控制机器人头部旋转的过程中，传统的皮带驱动和齿轮驱动的方式在长时间使用后会出现皮带松动或齿轮磨损的情况，这一方面会影响产品的使用寿命，另一方面也会影响对机器人头部旋转的速度。本发明采用直驱的方式控制，由于电机与机器人头部直接相连，不仅大大增加了产品的使用寿命，而且也能实现对机器人头部旋转速度的精确控制。
36、本发明还在电机中设置有运动编码器和驱动控制器，运动编码器根据自身内部预设的单元数，将电机的可旋转角度拆分更为精细的控制精度，相比与传统直接使用电机旋转角度的控制方式，本发明所采用的方式可以控制电机的旋转角度低于1度甚至更高，加之电机以直驱的方式与机器人头部连接，如此实现对机器人头部转动角度的精准控制。另外，在机器人头部旋转过程中，通过运动编码器通过检测已发送的脉冲数，可以精准记录电机的实时旋转角度。
1.一种基于电机的机器人头部控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机的转速大于等于120r/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在机器人头部实际旋转过程中，基于以下步骤获取所述第一电机的实际转速：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，驱动所述第一电机旋转的控制指令还包括连续指令，所述连续指令包括目标角度和目标速度，定义首次接收到的所述连续指令为首次指令，按照所述首次指令中的目标角度和所述目标速度转动机器人头部，若在预设时间内再次接收到所述连续指令，则基于所述连续指令继续转动机器人头部，直至在所述预设时间内未接收到所述连续指令；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述历史数据生成所述回转指令包括以下步骤：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，用于控制电机的指令模块内设置有图形界面，所述图形界面包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域显示机器人头部在竖直平面的朝向，所述第二区域显示机器人头部在水平平面的朝向，所述第三区域用于实时显示机器人头部拍摄的实景图像；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域的一侧分别设置有第一组合键和第二组合键，按压一次所述第一组合键或所述第二组合键，生成第五角度或第六角度，在用户持续按压所述第一组合键或所述第二组合键时，基于预设间隔生成所述第五角度或所述第六角度，基于所述第五角度和所述第六角度作为连续指令发送。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使用k-means算法对所述预处理数据进行分类。
9.一种基于电机的机器人头部控制装置，用于实现如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，包括，
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有程序指令，其中，在所述程序指令运行时控制所述计算机存储介质所在设备执行权利要求1-8任意一项所述的方法。
